概述
一、亚稳态的概念
1.1 亚稳态
亚稳态是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态。
当一个触发器进入亚稳态引时,既无法预测该单元的输出电平,也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平上。
在这个稳定期间,触发器输出一些中间级电平,或者可能处于振荡状态,并且这种无用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器级联式传播下去。
1.2 亚稳态的产生
亚稳态一般发生在跨时钟域信号传输、异步信号采集和异步复位电路中。在同步电路系统中,输入总是与时钟同步的,因此寄存器的建立时间和保持时间都是满足的,一般情况下是不会发生亚稳态情况的。
1.2.1 跨时钟域信号传输
在跨时钟域信号传输中,由于源寄存器和目的寄存器时钟相移未知,所以源寄存器数据发出数据,数据可能在任何时间达到目的寄存器,所以无法保证数据信号满足目的寄存器的建立时间和保持时间的要求,从而会产生亚稳态。
1.2.2 异步信号采集
在异步信号采集中,由于异步信号可以在任意时间点到达目的寄存器,所以也无法保证满足目的寄存器的建立时间和保持时间的要求,从而出现亚稳态。
1.2.3 异步复位电路
在异步复位电路中,复位信号的释放时间不定,难以保证满足恢复时间和去除时间,从而出现亚稳态。对于这种情况,我们可以采用异步复位、同步释放方式处理,详细见IC学习笔记4——异步复位,同步释放。
1.3 亚稳态产生的后果
1.3.1 亚稳态中间态时间变长
亚稳态是触发器的一个固有特性,正常采样也会有一个亚稳态时间。当建立时间和保持时间满足时,触发器也会经历采样-亚稳态-稳定输出的过程。而出现亚稳态问题时,亚稳态中间态时间会边长,也就是Tmet时间会变长。
1.3.2 亚稳态的输出不一定正确
正常工作时,触发器经历较短的亚稳态时间,随后会正确输出;而出现亚稳态时,触发器经历较长的亚稳态时间,最终输出稳定的值,但是输出值的是无法保证其正确性,可能是1也可能是0。
二、参考文献
亚稳态专题
最后
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